ＣＰＬＤで遊ぼう！（２１）
オーディオクラフト工房（３２）
更新日：２００６年１１月１２日
デジタル周波数表示付きＡＭホームラジオを作ろう
前回デジタルでダイレクト選局出来るＡＭラジオを作りましたが、デジタル回路から出るノイズの影響かもしれませんがどうも感度が弱いようです。ローカル局は正常に受信出来ますが、それ以外は全く受信出来ない状態です。（もっとも私の住んでいるところは電波の過疎地域ですから３局程度しか受信出来ませんが・・・）
ということでＡＭラジオ部は手動の電子チューナーとしてＣＰＬＤにてデジタルの周波数表示を行うラジオを作りました。家族みんなで聞くことが出来る様にＡＣ１００Ｖ対応でスピーカーも内蔵してホームラジオとしました。では製作に入りましょう。
デジタル周波数表示付きＡＭホームラジオを作ろうの基本仕様
ＡＭホームラジオの基本仕様を記します。
１）ＡＭチューナーはスーパーヘテロダイン方式とする。ワンチップＩＣで構成。
２）４桁の周波数をデジタル表示する。
３）バリキャップによる電子選局方式とする。
４）選局ボリュームはバーニアダイヤルにて細かい操作を可能とする。
５）スピーカーを内蔵してホームラジオとする。
デジタル周波数表示付きＡＭホームラジオを作ろうの全体構成図
まずは全体の構成を示します。
（ＡＭホームラジオの構成図）
今回は難しくありません。電子選局のＡＭチューナー部とＡＦアンプ部、ＣＰＬＤの周波数カウンタ部に分かれています。周波数カウンタ部はこれまでの製作で作ってきたものとほぼ同じ内容です。
電源回路は特に詳細は記載しませんがＡＣ１００Ｖからトランスを介して９Ｖと５Ｖを作っています。ＣＰＬＤ基板内部では３．３Ｖで動いています。電源部は皆さんの環境に合うように各自で工夫してみて下さい。最初はＡＣアダプターを電源にしようとしましたが、最近のはスイッチングタイプのためノイズだらけで使い物になりません。トランスを内蔵してシリーズ電源としました。
デジタル周波数表示付きＡＭホームラジオを作ろうのＡＭチューナー部品
ＡＭチューナー部をどのような構成でしようかと色々考えました。まず前回の製作で使用したのと同じメーカーの８石スーパーヘテロダインのラジオキットを購入しました。実験を繰り返していくうちにこのキットでは特性が上手く出来ないことが判明し、改良を加えましたが納得の出来る状態まですることが出来ませんでした。昔の雑誌を読みあさっていくうちにＬＡ１６００のＩＣで作ったらどうかと思うようになり、私の部品の在庫にも秋葉原で購入したＩＣがものが残っており今回はその部品を使用することに決めました。もちろんスーパーヘテロダイン方式のＩＣです。
（サンヨーのＡＭラジオ用ＩＣ）
スーパーヘテロダイン方式ですので局発コイル、ＩＦＴコイルが必要になります。秋葉原に行った時に「東京ラジオデパート」にて購入したものを使用しました。トランジスタにてスーパーヘテロダインを構成する目的で赤色、黄色、白色、黒色を購入しましたが今回は赤色（局発）と黄色（ＩＦＴ初段）のみを使用します。
（ＡＭラジオ用コイルセット）
バーアンテナも同様に購入しておきます。
（ＡＭラジオ用バーアンテナ）
このＬＡ１６００でスーパーヘレロダインを構成する上でセラミックフィルタが必要になります。とりあえず秋葉原は購入出来るとは思いますが、無い場合は市販のラジオから頂くことにします。松下製のＡＭラジオを購入して取り出すことにしました。（もっとも購入前にセラミックフィルタが入っているのが判るわけないのですが、今までいくつか買いましたがたいがい内蔵されています。ＩＣはＳＯＮＹ製が多いようです。）
（松下製のラジオを分解する）
今回はセラミックフィルタの他にスピーカーも頂戴しました。セラミックフィルタは４５５ｋＨｚタイプです。１００円均一で売っている３００円ラジオのセラミックフィルタは４５５ｋＨｚでないので購入には充分注意して下さい。
（４５５ｋＨｚのセラミックフィルタ）
デジタル周波数表示付きＡＭホームラジオを作ろうのバーニアダイヤル
周波数を細かく調整するためにバーニアダイヤルを使います。結構お値段が張りますが品位が上がって見栄えが良くなりますね。ボリュームでの選局ですので３００度回転のタイプを使用します。
（選局用バーニアダイヤル）
デジタル周波数表示付きＡＭホームラジオを作ろうのＡＦアンプ部品
ホームラジオとするためにスピーカを内蔵します。ＡＦアンプは簡単に作るためにキットを購入しました。今回は５Ｖ電源としましたので皆さんの製作環境に合うものを揃えれば良いと思います。
（ＡＦアンプキット）
（ＡＦアンプの説明書と完成状態）
ＡＦアンプは組み込み後配線しやすいように端子を立てておくと便利です。
デジタル周波数表示付きＡＭホームラジオを作ろうの赤色（局発）コイルの改造
ＡＭラジオ用の赤色（局発）コイルはポリバリコンで周波数が合うように設計されています。「オーディオクラフト工房」でＡＭチューナーを作った時にも行いましたが、コイルを改造する必要があります。まず金属ケースを外します。足が３本側（１次側）に巻いてあるエナメル線を慎重にほどいていきます。私の場合向かって右側の足についている線から外すことが出来ました。中間タップも含めて約１００回程度の巻きがあるはずです。今回の場合中間タップは必要ありませんので最後の端子まで一気にほどきます。ほどき始めから中間タップまでの線が長いはずですのでその線を利用して約７０回の巻きになるように巻き直します。こうすればバリキャップでもＡＭ帯に周波数が合う局発コイルとなります。
足が２本側（２次側）はそのままのいじらなくて問題ありません。
巻きなおしたらケースをかぶせて改造終了です。
デジタル周波数表示付きＡＭホームラジオを作ろうのＡＭチューナー回路
ＬＡ１６００を使用した回路図です。データシートに載っているものをバリキャップ選局にしたものです。
（ＡＭチューナー回路）
バリキャップにはおなじみの１ＳＶ１４９を使います。局発部分は１４９を２個使用します。バリキャップはＤＣ９Ｖで駆動します。この電源にノイズが乗ると致命傷になりますので充分注意して下さい。また電圧変動は周波数変動となりますのでレギュレータで充分安定化して下さい。ほとんど電流は流れないので０．１Ａ程度のもので充分です。
デジタル周波数表示付きＡＭホームラジオを作ろうのＣＰＬＤ内部構成図
ここからはＣＰＬＤについて説明します。まずは内部回路を見て下さい。
（ＣＰＬＤ内部構成図）
ＳＷチューナーで周波数カウンタを作った時とほぼ同じ内部構成です。今回は中間周波数が４５５ｋＨｚですので計測した周波数から４５５だけ引き算する構成にしています。また表示が４桁ですので４桁分を駆動するようにしています。７セグメント表示にはカソードコモンタイプを使用するようにしています。今回はＣＰＬＤから外部にトランジスタ」を介せずに直接ＣＰＬＤで駆動するようにしました。
デジタル周波数表示付きＡＭホームラジオを作ろうの４ｔｏ１セレクターモジュール
今回も新しいモジュールのみ記します。
（４ｔｏ１セレクターモジュールの入出力）
（４ｔｏ１セレクターモジュールのVHDLソース）
デジタル周波数表示付きＡＭホームラジオを作ろうの４ｂｉｔリングカウンタモジュール
（４ｂｉｔリングカウンタモジュールの入出力）
（４ｂｉｔリングカウンタモジュールのVHDLソース）
デジタル周波数表示付きＡＭホームラジオを作ろうの４ｂｉｔ反転モジュール
（４ｂｉｔ反転モジュールの入出力）
（４ｂｉｔ反転モジュールのVHDLソース）
デジタル周波数表示付きＡＭホームラジオを作ろうのＣＰＬＤピン接続のまとめ
ピン接続についてまとめます。
（デジタル周波数表示付きＡＭホームラジオのピン接続）
デジタル周波数表示付きＡＭホームラジオを作ろうの局発周波数測定バッファ
ＡＭチューナーの局部発振周波数を正確に計測するために入力バッファ（アンプ）回路を設けます。ＳＷチューナーの周波数表示にも使用した入力バッファです。
（入力バッファ回路）
デジタル周波数表示付きＡＭホームラジオを作ろうの７セグメント回路
ＣＰＬＤとダイレクトに接続します。ＬＥＤの電流制限抵抗のみ付けます。
（７セグメント表示回路）
デジタル周波数表示付きＡＭホームラジオを作ろうの大完成の姿
大完成までの姿を見て下さい。
（パネルの加工）
ケースはみなさんの好みで選んで頂ければ結構ですがバーアンテナを内蔵するために必ず樹脂ケースとして下さい。樹脂ケースでも正面と背面はアルミ板になっているものもあります。７セグメントで周波数表示をするので見栄えを考えると正面のみアクリルの板に変えるほうが良いと思います。私はスモークタイプの１ｍｍ厚の板を使用しました。アルミ板が入っていた部分にアクリルの板をはめ込むのでケース側の加工などかなり苦労します。バーニアダイヤルの穴とボリュームの穴を開ければ表示のＬＥＤはは内側に貼り付けるだけでＯＫです。
（全体の中身です）
（電源部とＡＭチューナー部です）
（バーニアダイヤルとＡＦアンプ、表示部分です）
（ＣＰＬＤ部とスピーカーです）
（結構品のある姿になりましたね）
（正面と背面です）
バランスの取れた配置に出来ました。アクセントとしてｋＨｚの表示は白抜きでプリンタで印字したものを後ろからＬＥＤで照らしています。
デジタル周波数表示付きＡＭホームラジオを作ろうの全VHDLソースコード
私と同じ製作をされる方、または勉強される方のために全ソースコードなどプログラム一式を公開いたします。フォルダごと圧縮しましたのでそのままもってって下さい。
全ソースコードはこちらです。
さて今回の製作は如何でしたでしょうか。何回かＡＭチューナーを作っていますがバリキャップによる電子選局はどうしてもポリバリコンによる選局より感度が低いように感じています。局発部とバーアンテナ部の周波数調整をもっと精度よく行えばよいのかもしれません。まだまだ突き詰める必要がありそうですね。実用的には全く問題の無い内容に仕上がっていますので今回は満足しております。しかしながらもっと感度の良いものを求めて現在別のＡＭラジオを作っています。やることが一杯あって毎日が楽しいです。
これからもますます楽しくなる「CPLDで遊ぼう！」をよろしくお願いいたします。
これからも「オーディオクラフト工房」もどんどん進化して行きます。